İnsan kök hücrelerinden oluşturulan bir hava yolu dokusu modeli kullanan UCLA araştırmacıları, sigara içmenin akciğer hava yollarında, COVID-19'a neden olan virüs olan SARS-CoV-2 tarafından nasıl daha şiddetli enfeksiyona neden olduğunu belirlediler.
UCLA'daki Eli ve Edythe Geniş Rejeneratif Tıp ve Kök Hücre Araştırmaları Merkezi'ndeki bilim adamları tarafından yönetilen ve Hücre Kök Hücresi'nde yayınlanan çalışma, araştırmacıların sigara içenler için COVID-19 risklerini daha iyi anlamalarına yardımcı olacak ve sigara içenlerin ciddi hastalığa yakalanma şansını azaltmaya yardımcı olacak yeni terapötik stratejilerin geliştirilmesini sağlayabilir.
Sigara içmek, akciğer kanseri ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı gibi akciğer hastalıklarının en yaygın nedenlerinden biridir ve COVID-19 hastalarındaki demografik çalışma, sigara içenlerin ciddi enfeksiyon ve ölüm riskinin arttığını göstermiştir. Ancak nedeni tamamen açık değildir.
Sigaranın SARS-CoV-2 enfeksiyonunu hücresel ve moleküler düzeyde nasıl etkilediğini anlamaya yardımcı olmak için, Dr. Brigitte Gomperts eş kıdemli yazarlar moleküler ve tıbbi farmakoloji doçenti olan Vaithilingaraja Arumugaswami ve biyolojik kimya profesörü Kathrin Plath ile şu anda sigara içen birinin solunum yollarına SARS-CoV-2 bulaştığında ne olacağını yeniden yaratmak için ortaklık kurdu.
Ekip, hava-sıvı arayüz kültürü olarak bilinen, insan hava yolu kök hücrelerinden yetiştirilen ve hava yollarının insanlarda nasıl davrandığını ve işlediğini yakından kopyalayan bir platform kullandı. Burundan ve ağızdan solunan havayı akciğerlere taşıyan hava yolları, vücudun virüs, bakteri ve duman gibi hava kaynaklı patojenlere karşı ilk savunma hattıdır.
UCLA Jonsson Kapsamlı Kanser Merkezi üyesi ve göğüs hastalıkları profesörü Gomperts, "Modelimiz, virüsün ilk vurduğu yer olan hava yollarının üst kısmını kopyalıyor" dedi. "Bu, virüsleri, bakterileri ve toksinleri yakalamak için mukus üreten ve bu mukusu vücuttan yukarı ve dışarı atan parmak benzeri çıkıntılara sahip hücreler içeren kısımdır."
Çalışmada kullanılan hava-sıvı arayüz kültürleri; beş genç, sağlıklı, sigara içmeyen doku donörünün akciğerlerinden alınan hava yolu kök hücrelerinden büyütüldü. Sigaranın etkilerini çoğaltmak için, araştırmacılar bu hava yolu kültürlerini dört gün boyunca günde üç dakika sigara dumanına maruz bıraktılar.
Aynı zamanda UCLA Çocuk Keşif ve İnovasyon Enstitüsü'nde pediatrik hematoloji-onkolojide araştırma başkan yardımcısı olan Gomperts, "Bu tür bir model, on yıldan fazla bir süredir akciğer hastalıklarını incelemek için kullanılıyor ve şu anda sigara içen bir kişide göreceğiniz hava yolundaki değişiklikleri taklit ettiği gösterilmiştir" dedi.
Daha sonra grup, sigara dumanına maruz kalan kültürleri - maruz kalmamış aynı kültürlerle birlikte - canlı SARS-CoV-2 virüsü ile enfekte etti ve iki grup karşılaştırıldı. Dumana maruz kalan modellerde, araştırmacılar iki ila üç kat daha fazla enfekte hücre gördüler.
Araştırmacılar, daha da derinlemesine inceleyerek, sigara içmenin, en azından kısmen, interferon adı verilen bağışıklık sistemi haberci proteinlerinin aktivitesini bloke ederek daha şiddetli SARS-CoV-2 enfeksiyonuna neden olduğunu belirlediler. İnterferonlar, enfekte olmuş hücreleri virüse saldırmak için proteinler üretmeye tetikleyerek, bağışıklık sisteminden ek destek çağırarak ve virüsle savaşmaya hazırlanmaları için enfekte olmayan hücreleri uyararak vücudun erken bağışıklık tepkisinde kritik bir rol oynar. Sigara dumanının hava yollarındaki interferon cevabını azalttığı bilinmektedir.
Gomperts, "Hava yollarını bir kaleyi koruyan yüksek duvarlar gibi düşünürseniz, sigara içmek bu duvarlarda delikler açmak gibidir" dedi. "Sigara içmek doğal savunmayı azaltır ve bu da virüsün yerleşmesine izin verir."
Arunima Purkayastha, Chandani Sen, Gustavo Garcia, Justin Langerman, David W. Shia, Luisa K. Meneses, Preethi Vijayaraj, Abdo Durra, Caroline R. Koloff, Delilah R. Freund, Justin Chi, Tammy M. Rickabaugh, Apoorva Mulay, Bindu Konda, Myung S. Sim, Barry R. Stripp, Kathrin Plath, Vaithilingaraja Arumugaswami, Brigitte N. Gomperts. Direct exposure to SARS-CoV-2 and cigarette smoke increases infection severity and alters the stem cell-derived airway repair response. Cell Stem Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.stem.2020.11.010+ Tüm Referansları Göster